Secagem por aspersão

A técnica de secagem por aspersão (spray-drying) é bastante utilizada na área industrial química, farmacêutica e alimentícia devido à sua versatilidade e fácil escalonamento. Esse método foi descrito pela primeira vez por Percy (1872) como um processo simultâneo de atomização e secagem de substâncias. O processo de secagem por aspersão envolve três etapas principais: (1) atomização do precursor em forma de gotículas; (2) conversão das gotículas em partículas através da evaporação do solvente e (3) coleta de partículas, como demonstrado na Figura 3 (SINGH; VAN DEN MOOTER, 2016). Na 1ª fase, um precursor (solução, suspensão ou emulsão) é atomizado em forma de gotículas, cujo tamanho é dependente do tipo de atomizador utilizado, no qual atuam forças como a centrífuga, eletrostática e ultrasônica (ISKANDAR, 2009; NANDIYANTO; OKUYAMA, 2011). Estas gotículas entram em contato com um fluxo de ar aquecido ou atmosfera inerte (nitrogênio). Em seguida, há

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a conversão destas gotículas em partículas através da remoção do solvente (ISKANDAR, 2009; RHODES, 2008). Na última etapa, as partículas são separadas e coletadas no ciclone e/ou coletor eletrostático, em função da massa de pó e/ou do tamanho da partícula (RHODES, 2008).

Figura 3 – Etapas do processo de secagem por aspersão (spray-drying). Fonte: adaptado de Singh e Mooter (2016).

As variáveis inerentes ao processo incluem temperatura de entrada e saída, taxa de alimentação, fluxo de gás de secagem e parâmetros da atomização (tipo de atomizador). Além disso, há outros parâmetros que determinam as propriedades do produto final, tais como pressão de vapor e taxa de evaporação do solvente, concentração do precursor e razão fármaco/polímero (SINGH; VAN DEN MOOTER, 2016). Esta técnica de secagem é útil para o controle do tamanho e morfologia das partículas, as quais podem ser esféricas, uniformes e de escala nano a micrométrica. Através desse método, é possível a obtenção de pós nanoestruturados, compostos por nanopartículas coloidais (partículas primárias) e/ou pós submicrométricos que possuem propriedades na escala nanométrica (NANDIYANTO; OKUYAMA, 2011).

Müller e colaboradores (2000) aplicaram a técnica spray-drying pela primeira vez para a secagem de suspensões de nanocápsulas poliméricas. O dióxido de silício foi utilizado como adjuvante de secagem devido à forte adesão dos nanocarreadores às paredes do equipamento. Além disso, os autores confirmaram a presença de nanopartículas na superfície de micropartículas esféricas. Portanto, este método poderia ser utilizado para a obtenção de pós secos contendo nanoestruturas. A forma

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sólida permite a eliminação da água destas suspensões coloidais, ocasionando uma melhora da estabilidade físico-química e microbiológica das formulações durante seu armazenamento (GUTERRES; BECK; POHLMANN, 2009).

Tewa-Tagne e colaboradores (2007) avaliaram diferentes adjuvantes de secagem solúveis em água para a secagem por aspersão de nanocápsulas, ressaltando a potencialidade desta técnica para esta aplicação. Além disso, pós com melhores características de morfologia e redispersão foram obtidos, utilizando a concentração de 10% (m/v) de lactose. Marchiori et al. (2012) avaliaram a influência do processo de spray-drying nas características físico-químicas de nanocápsulas de núcleo lipídico de tretinoína. Os autores concluíram que a técnica de secagem não alterou a estrutura supramolecular das nanocápsulas, preservando a propriedade de proteção da tretinoína contra a degradação ultravioleta.

A maltodextrina é constituída por uma mistura de sacarídeos (polissacarídeo) de diferentes massas molares, sendo produto da degradação enzimática do amido e caracterizada pela dextrose equivalente (DE < 20), principal parâmetro responsável por suas propriedades reológicas e funcionais (YUSRAINI; HARIYADI; KUSNANDAR, 2013). Este excipiente exibe propriedades tensoativas (PYCIA et al., 2016) e, após passar por um processo de secagem por aspersão, apresenta-se como um pó amorfo que pode reduzir o caking, o stickness e melhorar o fluxo, aumentando a estabilidade de processamento e armazenamento de sólidos (DESCAMPS et al., 2013).

A maltodextrina é um excipiente solúvel em água, o que poderia facilitar a redispersão do pó (HOFFMEISTER et al., 2012; TEWA-TAGNE; BRIANÇON; FESSI, 2007). Além disso, ela possui aprovação pelo FDA (BOUREZG et al., 2012), compatibilidade com nanocápsulas para posterior secagem por aspersão (TEWA- TAGNE; BRIANÇON; FESSI, 2007) e boa segurança quando usada em formulações pediátricas (EMA, 2013). Além disso, excipientes como a lactose, apesar de ser bastante utilizado em pós para redispersão aquosa (OURIQUE et al., 2014; RIBEIRO et al., 2016), não seria adequado para uso pediátrico devido à intolerância de crianças à lactose, relacionada à sintomas tais como desidratação, diarreia e acidose metabólica (EMA, 2006; ROWE; SHESKEY; OWEN, 2012), limitando, assim, a sua aplicação.

Tewa-Tagne e colaboradores (2007) desenvolveram pós contendo nanocápsulas poliméricas através da técnica de spray-drying, avaliando diferentes adjuvantes de secagem em relação às propriedades físico-químicas tais como a

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morfologia das partículas e a recuperação do tamanho original das nanocápsulas. Os pós contendo 10% de maltodextrina (m/v) apresentaram partículas grandes com ampla distribuição de tamanho. Além disso, a presença de aglomerados influenciou o aumento do tamanho inicial da suspensão de nanocápsulas, após o processo de secagem por aspersão. Por outro lado, Hoffmeister et al. (2012) também avaliaram a maltodextrina (10% m/v) como adjuvante de secagem para a obtenção de pós secos contendo nanocápsulas de núcleo lipídico de melatonina. Os autores observaram que os pós foram redispersíveis em água e adequados para a incorporação em hidrogéis.

Bourezg et al. (2012) avaliaram três métodos de secagem (liofilização, secagem por aspersão e granulação em leito fluidizado) para obtenção de nanopartículas lipídicas redispersíveis. Dentre os adjuvantes de secagem utilizados (polióis, maltodextrina e celulose microcristalina), a combinação de maltodextrina e polióis (manitol ou sorbitol) foi a mais adequada para obter pós redispersíveis para uso pediátrico. No entanto, houve um aumento do tamanho de partícula em relação ao tamanho da suspensão primária após redispersão dos pós obtidos pelos diferentes métodos de secagem.